大质量比延展体双星动力学和引力波建模研究
结题报告
批准号:
11773059
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
韩文标
学科分类:
A1803.天体力学方法与理论、相对论基本天文学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
程然、杨舒程
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中文摘要
2016年LIGO探测到引力波信号,宣告了引力波天文学的新纪元。欧盟、中国等积极筹建空间引力波探测器。本项目针对空间探测器的重要引力波源--大质量比双星旋进系统--进行引力波建模,开发出高效率高精度的波形“模版”。建模方案以申请人的“等效单体-黑洞微扰”算法为基础,深入研究延展体双星动力学,考虑更丰富的物理和轨道参数,实现对带有任意自旋和质量多极矩、任意轨道形状,并考虑潮汐效应的大质量比延展体双星的高精度轨道计算。升级和扩展黑洞微扰数值计算模块,提升数值计算的精度和稳定性。进而根据高精度数值结果,发展“完全校准”模型,建立满足空间探测器需求的高精度高效率引力波模版。大质量比双星动力学及其引力波的研究,不仅可从背景噪声中提取引力波信号,同时可以精确认证系统的各项物理参数:如黑洞和致密天体的质量、自旋,轨道的演化过程等,可用于约束致密天体的状态方程、黑洞物理以及引力理论检验等。
英文摘要
In 2016, LIGO detected the first gravitational wave signals, declared the coming of gravitational wave astronomical era. The European Union, China are planning space-based gravitational wave detectors. The proposal targets on the very important gravitational wave sources of such kind of detectors -- large-mass-ratio inspirals, numerically model gravitational waves, develop highly precise and highly efficient waveform templates. The numerical model is based on the "effective-one-body -- black hole perturbation" algorithm developed by me. In the dynamic module, deeply research the dynamics of extended binaries, consider the richer physics and the orbital parameters, to achieve the highly accurate calculation for the gravitational waves radiated form the large-mass-ratio inspirals with arbitrary spin and mass multipoles, and generic orbital shapes and tidal. I will upgrade the black hole perturbation numerical calculation module to improve the accuracy and stability of the numerical calculation. Based on high-precision numerical results, develop a complete calibration model, then build highly precise and high efficient gravitational wave templates to meet the requirements of space-based gravitational wave detectors. The extended body dynamics and gravitational wave templates can be used not only to extract the gravitational wave signals from the noises, but also to accurately verify the physical parameters of the system from the signals, such as masses, spins of the black holes and the compact bodies, the evolution process of the orbits, and so on. These information can be used to constrain the state equations of compact bodies, the physical properties of black holes and test gravitational theory.
本项目针对空间探测器的重要引力波源--大质量比双星旋进系统--进行引力波建模,开发出高效率高精度的波形“模版”。建模方案以申请人的“等效单体-黑洞微扰”算法为基础,深入研究延展体双星动力学,考虑了更丰富的物理和轨道参数,实现对带有任意自旋和质量多极矩、任意轨道形状,并考虑潮汐效应的大质量比延展体双星的高精度轨道计算。升级和扩展黑洞微扰数值计算模块,提升数值计算的精度和稳定性。进而根据高精度数值结果,发展了“完全校准”模型,能够在一定程度上满足空间探测器需求的高精度高效率引力波模版。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Exotic orbits due to spin-spin coupling around Kerr black holes
由于克尔黑洞周围的自旋-自旋耦合而产生的奇异轨道
DOI:10.1142/s0218271817501796
发表时间:2016-10
期刊:International Journal of Modern Physics D
影响因子:2.2
作者:Han Wen-Biao;Yang Shu-Cheng
通讯作者:Yang Shu-Cheng
Qualifying ringdown and shadow of black holes under general parametrized metrics with photon orbits
在带有光子轨道的一般参数化度量下限定黑洞的环衰和阴影
DOI:10.1140/epjc/s10052-021-09445-6
发表时间:2021-03
期刊:European Physical Journal C
影响因子:4.4
作者:Li Song;Abdujabbarov Ahmadjon A.;Han Wen-Biao
通讯作者:Han Wen-Biao
Surrogate model for gravitational waveforms of spin-aligned binary black holes with eccentricities
具有偏心率的自旋对齐双黑洞引力波形的替代模型
DOI:10.1103/physrevd.103.124053
发表时间:2021-04
期刊:PHYSICAL REVIEW D
影响因子:5
作者:Yun Qianyun;Han Wen-Biao;Zhong Xingyu;Benavides-Gallego Carlos A.
通讯作者:Benavides-Gallego Carlos A.
Gravitational waves from extreme-mass-ratio inspirals using general parametrized metrics
使用一般参数化度量从极端质量比吸气产生的引力波
DOI:10.1103/physrevd.100.084055
发表时间:2018-12
期刊:PHYSICAL REVIEW D
影响因子:5
作者:Xin Shuo;Han Wen-Biao;Yang Shu-Cheng
通讯作者:Yang Shu-Cheng
Dark Matter: An Efficient Catalyst for Intermediate-mass-ratio-inspiral Events
暗物质:中等质量比激发事件的有效催化剂
DOI:10.3847/1538-4357/ab06f6
发表时间:2018-02
期刊:Astrophysical Journal
影响因子:4.9
作者:Yue Xiao-Jun;Han Wen-Biao;Chen Xian
通讯作者:Chen Xian
来自星系中心黑洞的宇宙芭蕾引力波研究
  • 批准号:
    12111530107
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    10万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    韩文标
  • 依托单位:
三维轨道双黑洞的旋近-并合-铃宕-回声引力波模板及其应用研究
三维轨道双黑洞的旋近—并合—铃宕—回声引力波模板及其应用研究
  • 批准号:
    12173071
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.00万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    韩文标
  • 依托单位:
来自星系中心黑洞的宇宙芭蕾引力波研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    --
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    韩文标
  • 依托单位:
大质量比致密双星系统的高效率高精度引力波探测器波形模板数值模型
  • 批准号:
    U1431120
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    48.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    韩文标
  • 依托单位:
极端质量比致密双星系统的动力学演化和引力波辐射研究
  • 批准号:
    11243002
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    韩文标
  • 依托单位:
基于标准宇宙学模型的高精度相对论性天文参考系研究
  • 批准号:
    11273045
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    韩文标
  • 依托单位:
国内基金
海外基金